আধুনিক প্রযুক্তিগুলি ক্রমবর্ধমান আলোর উত্সগুলির উপর নির্ভর করে যা চাহিদা অনুসারে পুনরায় কনফিগার করা যেতে পারে। মাইক্রোলেজারের কথা চিন্তা করুন যেগুলি বিভিন্ন অপারেটিং অবস্থার মধ্যে দ্রুত পরিবর্তন করতে পারে-অনেকটি গাড়ির স্থানান্তরকারী গিয়ারের মতো-যাতে একটি অপটিক্যাল চিপ সিগন্যালগুলিকে রুট করতে পারে, গণনা করতে পারে বা বাস্তব সময়ে পরিবর্তনশীল অবস্থার সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে৷ মাইক্রোলেজার স্যুইচিং একটি মসৃণ, অবসর প্রক্রিয়া নয়, তবে হঠাৎ এবং দ্রুত হতে পারে। সাধারণত, প্রায় অভিন্ন "প্রার্থী" লেসিং স্টেটগুলি একটি মাইক্রোক্যাভিটিতে একে অপরের সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করে এবং বাহ্যিক অবস্থার সমন্বয়ে লেজারটি হঠাৎ করে এক অবস্থা থেকে অন্য রাজ্যে লাফিয়ে পড়তে পারে।
এটি একটি ব্যবহারিক প্রশ্ন উত্থাপন করে: নীতিগতভাবে এই ধরনের সুইচ কত দ্রুত হতে পারে? পদার্থবিদদের জন্য, এটি আরও গভীরভাবে উত্থাপন করে: স্যুইচিং কি একটি সার্বজনীন নিয়ম অনুসরণ করে, প্রকৃতির অন্যান্য ফেজ ট্রানজিশনের মতো?
পিকিং ইউনিভার্সিটির একটি দল এখন একটি অতি উচ্চ-গুণমান মাইক্রোক্যাভিটি লেজারের-একটি স্পষ্ট ছবি প্রদান করেছে যখন লেজারের একটি স্টেট সুইচ সম্পূর্ণ করার জন্য প্রয়োজন একটি অসাধারণ সহজ ক্ষমতা-আইন নিয়ম অনুসরণ করে৷ যখন কন্ট্রোল নব দ্রুত সুইপ করা হয়, তখন সুইচ দ্রুততর হয়ে যায়-কিন্তু ইচ্ছামত নয়। পরিবর্তে, স্যুইচিং টাইম সুইপ গতির বর্গমূলের সাথে হ্রাস পায়, যা অর্ধেকের কাছাকাছি একটি শক্তিশালী সূচকের সাথে সম্পর্কিত। এই ফলাফলটি কার্যকরভাবে এই ধরনের মাইক্রোলেজারগুলি কত দ্রুত "গিয়ার পরিবর্তন করতে পারে" তার জন্য একটি গতি সীমা নির্ধারণ করে। ফলাফল প্রকাশিত হয়শারীরিক পর্যালোচনা চিঠি.
কিভাবে লেজার সুইচ নিয়ন্ত্রণ?
একটি অতি-উচ্চ{{0}Q গহ্বরে, ফোটনগুলি বের হওয়ার আগে লক্ষ লক্ষ বার সঞ্চালিত হয়, যা আলো-বস্তুর মিথস্ক্রিয়াকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে এবং কম-থ্রেশহোল্ড লেসিং সক্ষম করে। এখন পর্যন্ত, বেশিরভাগ গবেষণাই বলতে পারে যে লেজারটি কোন অবস্থায় শেষ হয়েছে, কিন্তু পরিবর্তন করার প্রক্রিয়াটি নিজেই ক্যাপচার করা আরও কঠিন ছিল-যেখানে লেজার একটি অবস্থা ছেড়ে অন্য রাজ্যে স্থায়ী হয়। সেই ক্ষণস্থায়ীটি ন্যানোসেকেন্ড টাইমস্কেলে উদ্ভাসিত হতে পারে, এবং এটি একটি উন্মুক্ত সিস্টেমে ঘটে যা ক্রমাগত চালিত এবং শক্তি হারায়, যেখানে শব্দ এবং অপচয় কেন্দ্রীয় ভূমিকা পালন করে।
এটি সমাধান করার জন্য, দলটি একটি মাইক্রো-লেজার প্ল্যাটফর্ম তৈরি করেছে যা একটি পরিষ্কার এবং প্রোগ্রামযোগ্য উপায়ে টিউন করা যেতে পারে৷ লেজারটি একটি অতি উচ্চ-কিউ সিলিকা মাইক্রোস্ফিয়ারে-মাত্র দশটি মাইক্রোমিটার জুড়ে উত্পন্ন হয়-যেখানে ঘড়ির কাঁটার দিকে এবং ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে তরঙ্গ মিলিত হতে পারে এবং বিপরীত প্রতিসাম্য সহ দুটি প্রতিযোগী স্থায়ী তরঙ্গ অবস্থা (দুটি "সুপারমোড") গঠন করতে পারে।
মূল ধারণাটি ছিল একটি ফিডব্যাক লুপ যোগ করা যা লেজারের আলোর একটি ছোট অংশকে গহ্বরে ফিরিয়ে দেয়। এই পুনঃপ্রবাহিত আলোর পর্যায় নিয়ন্ত্রণ করে, গবেষকরা নির্দিষ্ট সুপারমোডগুলিকে শক্তিশালী বা দুর্বল করতে হস্তক্ষেপ করতে পারে। কার্যত, এই ফেজ কন্ট্রোল তাদের দুটি প্রতিযোগী লেসিং স্টেটের মধ্যে ক্ষতির ভারসাম্য সুরক্ষিত করতে দেয়-যেমন একটি সীসা সামঞ্জস্য করা-যাতে সিস্টেমটি এমন গুরুত্বপূর্ণ পয়েন্ট জুড়ে যেতে পারে যেখানে একটি রাজ্য অন্য রাজ্যের উপর পছন্দ করে। এটি একটি স্বতন্ত্রভাবে "নন-হার্মিটিয়ান" নিয়ন্ত্রণের ফর্ম: শুধুমাত্র অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করার পরিবর্তে, এটি সরাসরি লাভ-ক্ষতির ল্যান্ডস্কেপকে নতুন আকার দেয় যা নিয়ন্ত্রণ করে কোন রাজ্যের জয়।
রিয়েল টাইমে সুইচ ফিল্ম করা
সুইচ নিয়ন্ত্রণ করা মাত্র অর্ধেক গল্প-রেকর্ড করা বাকি অর্ধেক। দলটি একটি রেডিও-ফ্রিকোয়েন্সি (RF) বীট-নোট পদ্ধতি ব্যবহার করেছে: তারা একটি স্থিতিশীল রেফারেন্সের সাথে লেজার আউটপুট মিশ্রিত করেছে এবং সময়ের সাথে সাথে ফলে RF সংকেত ট্র্যাক করেছে৷ এটি আল্ট্রাফাস্ট অপটিক্যাল পরিবর্তনগুলিকে পরিমাপযোগ্য বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে, গবেষকরা কীভাবে সাব-10-ন্যানোসেকেন্ড সময় রেজোলিউশনের সাথে সুইচের সময় লেজারের অবস্থা বিকশিত হয় তা পুনর্গঠন করতে দেয়।
সহজ নিয়ম: একটি পাওয়ার স্কেলিং
একবার ক্ষণস্থায়ী দৃশ্যমান হলে, একটি প্রাকৃতিক পরীক্ষা করা সম্ভব হয়: স্যুইচিং প্রোটোকলটি বহুবার পুনরাবৃত্তি করুন, কিন্তু বিভিন্ন গতিতে কন্ট্রোল নবটি সুইপ করুন। তারপর দলটি প্রতিটি স্যুইচিং ইভেন্ট থেকে একটি ভাল-পরিবর্তন সময় বের করে। ফলাফলটি আকর্ষণীয় ছিল: সুইপ গতির বিস্তৃত পরিসর জুড়ে, রূপান্তর সময় একটি শক্তিশালী শক্তি আইন অনুসরণ করে। দ্রুত স্যুইপগুলি দ্রুত স্যুইচিংয়ের দিকে নিয়ে যায়, তবে উন্নতি একটি অনুমানযোগ্য উপায়ে ধীর হয়ে যায়।
পরিমাণগতভাবে, স্যুইচিং টাইম স্কেল মোটামুটি সুইপ গতির বিপরীত বর্গমূল হিসাবে, 0.5 এর কাছাকাছি একটি সূচকের সাথে সম্পর্কিত। একই আচরণ কাপলড ক্যাভিটি লেজার নেটওয়ার্কের অধ্যয়নগুলিতেও দেখা যায়, নির্দেশ করে যে নিয়মটি একটি ডিভাইসের একটি ভঙ্গুর বৈশিষ্ট্য নয়, বরং এটি চালিত, ডিসিপেটিভ ফোটোনিক সিস্টেমে ভারসাম্যহীন পরিবর্তনের একটি বিস্তৃত নীতি প্রতিফলিত করে।
"সর্বজনীন স্কেলিং আইনগুলি মূল্যবান কারণ তারা প্রকৌশলী এবং বিজ্ঞানীদের একটি ভবিষ্যদ্বাণীমূলক কম্পাস দেয়," বলেছেন প্রফেসর জিয়াও, এই গবেষণা কাজের সংশ্লিষ্ট লেখক৷ "ট্রায়াল এবং ত্রুটি দ্বারা ডিভাইসগুলিকে টিউন করার পরিবর্তে, নিয়ন্ত্রণের গতি পরিবর্তন কীভাবে প্রতিক্রিয়ার সময়কে প্রভাবিত করে-এবং হ্রাসকারী রিটার্নগুলি কোথায় সেট করা হয়েছে তা বোঝার জন্য একটি স্কেলিং নিয়ম ব্যবহার করতে পারে।"
অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য, এই অনুসন্ধানটি পুনরায় কনফিগারযোগ্য মাইক্রোলেজারগুলিকে অনুপ্রাণিত করতে পারে যেগুলিকে দ্রুত অপারেটিং স্টেটগুলিকে অন-চিপ ফটোনিক্স এবং অপ্টিমাইজেশান এবং অ্যানালগ কম্পিউটিং-এর জন্য প্রস্তাবিত যুগল লেজার নেটওয়ার্কগুলির জন্য, যেখানে অনেক নোডকে অবশ্যই নির্ভরযোগ্যভাবে এবং দ্রুত স্যুইচ করতে হবে৷ মৌলিক বিজ্ঞানের জন্য, ফলাফলটি একটি উন্মুক্ত, নন-হার্মিটিয়ান সেটিং-একটি অঙ্গনে অ-ভারসাম্যহীন সমালোচনামূলক গতিবিদ্যার জন্য একটি বিরল, পরিষ্কার পরীক্ষামূলক বেঞ্চমার্ক প্রদান করে যেখানে ফেজ ট্রানজিশন সম্পর্কে ক্লাসিক ধারণাগুলি পুনর্বিবেচনা এবং পরীক্ষা করা আবশ্যক।
